专题04 探究光的折射特点-备战2024年中考物理之实验题型突破真题汇编

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备战2024年中考物理之实验题型突破真题汇编

专题04 探究光的折射特点

基础考点梳理

1． 实验目的：探究光的折射特点。

2． 实验器材： 激光笔、水槽、一个可折转的光屏、一块玻璃砖、刻度尺、量角器、支架等。

（1）玻璃砖(或水)： 发生光的折射。

（2）激光笔：发出光（光学）。

（3）可折转的光屏：探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面。

3． 实验步骤

步骤①如图所示，让光从空气进入水中，观察折射光线、入射光线、法线之间的位置关系。

步骤②比较折射角与入射角的大小。

步骤③改变入射角的大小，观察折射角的变化情况。

步骤④换用玻璃砖，将上面的实验过程重复一次。

步骤⑤让光从水中斜射到空气中，观察入射角和折射角的变化。

4． 实验结论

(1) 三线共面：折射光线与入射光线、法线在同一平面上。

(2) 两线异侧；折射光线和入射光线分居于法线的两侧。

(3) 角不等：折射角不等于入射角(空气中角大)

A．光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，属于近法线折射。

B．光从水中或其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角，属于远法线折射。

5． 实验补充

（1）光能射入某种介质，则这种介质一定是透明的。否则光只会被反射。

（2）在两种介质的交界面上，如果是透明的介质交界面会发生两种光现象：折射和反射。如果介质不是透明的，比如钢板等等，就只会发生“反射”。

（3）光的折射传播方向一般会发生变化，但特殊情况下，光垂直入射时，传播方向将不变化，也就是说，折射不一定都“折”！

（4）在光的折射中角的变化规律:折射角随着入射角的增大而增大，减小而减小。

（5）在光的折射过程中，光路是可逆的。

（6）我们会把河水看浅了，原理如图所示：

①如图: s’是所有折射光线反向延长线的交点，所以也是虚像。

②光的传播方向:由水中斜射入空气，进入人眼。

（7）水中的鱼会把我们看高了(原理如图)：

6． 常考实验问题如图

小刚用如图的实验装置探究光的折射特点，他让一束光分别从空气中以不同角度射入水（如图甲）和玻璃（如图乙）中，将入射角与折射角记录在表一和表二中

通过分析表一和表二中的数据可知：
（1）光从空气斜射入其他介质中时，折射角 小于  入射角；
（2）对比表一和表二可知：入射角不为0的情况下，对光偏折角度较大的是 玻璃   。
（3）若一束光从玻璃斜射入空气中，入射角是24°，根据光路可逆，则折射角是 45°。

精选真题汇编

1．探究光折射时折射角与入射角的关系，如图所示，使一束光从甲介质斜射入乙介质，测量并记录入射角和折射角大小；改变光束射向O点的角度，进行多次实验，数据如表所示：

（1）光从甲介质斜射入乙介质发生折射时，折射角 ________入射角；折射角随着入射角的增大而________。

（2）做完第4次实验后，同学们又使一束光从乙介质中以73．8°的入射角射入甲介质，测得折射角恰好为40°，这说明在折射现象中，________________。

2．某同学利用半圆形玻璃砖和量角器探究光的反射和折射规律，玻璃砖和量角器按如图所示放置，圆心重合在O点。入射光线AO沿图示位置从玻璃砖内射向玻璃砖和空气的分界面。

（1）请在图中作出入射光线AO的反射光线和折射光线。

（2）若入射光线AO绕O点顺时针转动5°，则反射角的大小为________________。

3．如图是某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了如下数据：

（1）实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有 ________的作用；

（2）分析表格中的数据，你能得出的结论（写出一条即可）：________________。

（3）根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角 ________30°（选填“大于”、“小于”或“等于”）；

（4）当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是 ________________。

4．某同学做“探究光的折射规律”实验，她把半圆形玻璃砖固定在圆盘中心，让激光束沿圆盘半径入射到玻璃砖圆心处，激光束经玻璃砖折射后从半圆弧边射出（如图所示）。旋转圆盘，多次改变激光束入射角度，观察折射光线方向并记录数据，如下表所示。

（1）做第三次实验时，忘了记录入射角的数据，结合图可知，此时的入射角为 ________°；

（2）分析实验数据可知：当光从空气斜射到玻璃表面时，折射角 ________入射角，折射角随入射角增大而 ________。

5．小华偶然间竖直向下看到放在玻璃砖下面的字发生了错位。

（1）他想光斜射时才发生偏折，才会出现“池底变浅”的现象。那么，光在垂直入射时，光线不再偏折，还会有“池底变浅”的现象吗？上述过程，在科学探究中叫做 ________（选填“设计实验”“提出问题”或“分析论证”）。

（2）①联想到“平面镜成像”找像位置的方法，于是他按如图甲所示将玻璃砖紧贴物体摆放在水平桌面上的一张白纸上，标记出物体的位置。按照图乙的方式沿水平方向观察物体（观察盒上的条形码）。当看到物体经玻璃砖成的像时，前后移动小卡片，使小卡片与像在同一个平面上，将小卡片此时的位置标记在白纸上，这样就找到了放置一块玻璃砖时 ________的位置。

②随后，他将玻璃砖离开物体向观察者移动一小段距离后进行观察，发现像的位置不变，说明玻璃砖与物体的距离 ________影响成像位置（选填“会”或“不会”）。

（3）为了观察不同厚度玻璃的成像情况，他将第二块相同玻璃砖紧贴在第一块后面，如图丙所示，观察并记录像的位置；他再将第三块相同玻璃砖紧贴在前两块后面，如图丁所示，观察并记录像的位置。记录数据如图戊所示。

①分析图戊的数据可知，用一块玻璃砖观察时，像与物体的距离是 ________cm；

②三次实验都说明了光在垂直入射时，像的位置会 ________观察者（选填“靠近”或“远离”）。

（4）从图戊的实验数据还可以得出：玻璃的厚度越厚，像与物的距离越 ________。

（5）从以上探究可知，从竖直方向看到的池底比它的实际位置 ________（选填“浅”或“深”）。

6．在“探究光从玻璃斜射入空气的折射规律”的实验中，小东借助激光笔、半圆形玻璃块和带刻度的光具盘完成了实验，观察到如图所示的1、2、3三条光束，并在光具盘上用笔描出了对应的光路。

（1）图中的折射角大小为 ________。

（2）根据实验现象初步发现，光从玻璃斜射入空气时，折射角 ________（选填“＞”“＝”或“＜”）入射角。

（3）现在要探究光的折射现象中光路是否可逆，具体的操作是 ________________，如果看到 ________________________现象，就可证明光路是可逆的。

7．在“探究光折射时的特点”实验中，让光源发出的一束光从水中以不同的角度射入空气，观察到光束在水中和空气中的径迹如图所示。回答以下问题：

（1）此现象说明 ________（选填序号）

A．光路可逆

B．光在水面只发生了折射

C．光在水面只发生了反射

D．光在水面既发生了折射又发生了反射

（2）增大这一束光与竖直方向的夹角，发现射入空气的光的径迹与竖直方向的夹角也增大，此现象说明 ________（选填序号）

A．入射角增大，折射角减小

B．入射角增大，折射角增大

C．折射角的大小与入射角的大小成正比

D．折射角的正弦值与入射角的正弦值成正比

（3）让这一束光垂直于水面射入空气。传播方向 ________（选填序号）。

A．向右偏    B．向左偏     C．不偏

8．如图所示，在“探究光折射时的特点”的实验中。

（1）有一束光从空气斜射入水中，MN为法线，请你画出折射光线的大致方向。

（2）当入射光线靠近水面时，折射光线将________（选填“靠近”或“远离”）水面。

9．在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”实验中：

（1）如图甲，小明将一束激光射至P点，形成一个光斑，向水槽内慢慢注水，水槽底部光斑的位置将________（向左移动/向右移动/不动），这说明光从空气斜射入水中时，传播方向________（会/不会）发生偏折。实验中光在空气中的传播路径并不清晰，为解决此问题，他在水面上方喷了一些________。

（2）如图乙，小明继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”，他使用可折转的光屏，是为了研究折射光线、入射光线和法线是否____________。如图丙，他将光沿着AO方向射向水面上的O点，光在水中沿着OB方向射出，调整激光笔使入射光逐步偏向法线，折射光也逐步偏向法线，说明光从空气斜射入水中时，入射角减小，折射角随之________（增大/减小/不变）。当光沿着NO方向射入时会沿ON′方向射出，此时折射角为________度。

10．利用激光笔和水槽等器材观察光从空气进入水中发生的折射现象，如图是光束在空气和水中传播的径迹。请完成下列问题：

（1）请在图中标出入射角和折射角。

（2）为了提高光在水中传播径迹的可见度，可采取的措施有①________________； ②________________。

11．如图所示，为了探究光折射时的特点，某实验小组将一束光斜射到一块平行板玻璃砖的上表面，并让其出射光线从玻璃砖下表面射出，他们得到以下结论：

（1）当入射角θ减小时，折射角也 ________；

（2）在光的折射现象中，光路是 ________的；

（3）这一束光进入玻璃砖前的光线与离开玻璃砖后的光线的关系是 ________的；

（4）若透过平行板玻璃砖上表面观看置于玻璃砖下表面的一枚硬币，看到硬币的位置比实际的 ________（选填“深”或“浅”）。

12．小明探究“光的折射规律”时，做了两个实验，如图所示。对比两图，你有什么发现？________________________。根据这两幅图，请你提出一个有探究价值的问题：________________。

13．光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象，但是水和玻璃的折射情况会相同吗？为了探究这个问题，小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒等器材进行实验。他在光屏上画出互相垂直的NN′和MM′两条线段并相交于O点，如图甲所示。

（1）小华将玻璃砖的一个表面与MM′齐平放置，让激光电筒发出的光线从A点到O点入射，他看到了如图乙所示的光路（AO、OC为同一直线），你认为出现光线OC是因为 ________________所致，鉴于本实验的目的，此时最应该记录的两条光线是 ________________。

（2）接下来他要观察光从空气中进入水中的情况，他将光屏竖直放入水槽中，（使线段MM′水平）并向水槽中慢慢注水至水面与MM′齐平，入射光线应从A点向O点射入，这是为了保证 ________________，其实本实验小华还考虑了入射光线所在一侧的 ________相同。

（3）小华最终在光屏上记录下了如丙所示的光路图（OE为水中的折射光线）通过分析光路，你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是 ________。

（4）若激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中，则 ________射出的折射光线更远离法线。

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参考答案

1．（1）大于；增大；（2）光路可逆。

【解答】解：（1）分析表格数据，得出结论是：光从甲介质斜射入乙介质发生折射时，折射角大于入射角；折射角随着入射角的增大而增大；

（2）使一束光从乙介质中以73．8°的入射角射入甲介质，测得折射角恰好为40°，对照表格数据可说明在光的折射现象中，光路可逆。

故答案为：（1）大于；增大；（2）光路可逆。

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